特開 2024-119156 回転電機の筐体構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119156

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】回転電機の筐体構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/20 20060101AFI20240827BHJP

【ＦＩ】

H02K5/20

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025865

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】木戸 悠太

【テーマコード（参考）】

5H605

【Ｆターム（参考）】

5H605AA01

5H605AA07

5H605BB05

5H605BB10

5H605CC01

5H605CC02

5H605DD01

5H605DD13

5H605GG16

(57)【要約】

【課題】水路の軸方向端部に筐体の分割面を形成することなく、固定子の冷却を行う水路を筐体に内蔵できる回転電機の筐体構造を提供する。
【解決手段】回転電機の筐体構造は、筒状の本体部と、本体部の軸方向一方側を閉塞する底面部とが一体に形成された有底筒状の筐体を備える。本体部の内部には、周方向に冷却水を流し、軸方向に延びる隔壁で周方向に分割された複数の帯状水路が環状をなすように配置される。各々の帯状水路は、軸方向一方側の端部が開口されて筐体の外側と連通する。帯状水路の開口は、底面部の外側から円弧状の蓋体で覆われて封止される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の本体部と、前記本体部の軸方向一方側を閉塞する底面部とが一体に形成された有底筒状の筐体を備え、
前記本体部の内部には、周方向に冷却水を流し、軸方向に延びる隔壁で周方向に分割された複数の帯状水路が環状をなすように配置され、
各々の前記帯状水路は、軸方向一方側の端部が開口されて前記筐体の外側と連通し、
前記帯状水路の開口は、前記底面部の外側から円弧状の蓋体で覆われて封止される
回転電機の筐体構造。

【請求項2】

前記底面部は、軸方向一方側の面に前記開口に臨む環状の溝部を有し、
前記蓋体は、前記溝部内で前記開口を覆うように配置される
請求項１に記載の回転電機の筐体構造。

【請求項3】

前記蓋体は、前記溝部内の隔壁の位置で前記筐体にボルトで固定される
請求項２に記載の回転電機の筐体構造。

【請求項4】

前記筐体は、軸方向一方側の端部の外周に、前記底面部と対向配置される装置を取り付けるためのねじ受け部を有する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の筐体構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機の筐体構造に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機における固定子のコイルを効率よく冷却するために、固定子の外周に沿って筐体に冷却水の流路を設け、回転電機の固定子を外周側から水冷する筐体構造が種々提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１０７８８８号公報

【特許文献2】特開２００９－２４７０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の筐体構造を鋳造で製造する場合、水路を有する筒状の筐体本体部の軸方向端面を円盤状のブラケットで塞ぎ、本体部とブラケットをボルト締めして水路を封止する構成が一般的である。

【0005】

しかし、上記の構成による場合、水路の軸方向端部で筐体本体部とブラケットが分割されるため、ねじりや曲げなどの変形に対して筐体の剛性が筐体本体部とブラケットの分割面で弱くなる。また、上記のような筐体本体部とブラケットの分割によって、筐体のサイズや部品のレイアウトなどにも制約が生じうる。

【0006】

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、水路の軸方向端部に筐体の分割面を形成することなく、固定子の冷却を行う水路を筐体に内蔵できる回転電機の筐体構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様に係る回転電機の筐体構造は、筒状の本体部と、本体部の軸方向一方側を閉塞する底面部とが一体に形成された有底筒状の筐体を備える。本体部の内部には、周方向に冷却水を流し、軸方向に延びる隔壁で周方向に分割された複数の帯状水路が環状をなすように配置される。各々の帯状水路は、軸方向一方側の端部が開口されて筐体の外側と連通する。帯状水路の開口は、底面部の外側から円弧状の蓋体で覆われて封止される。

【0008】

上記の一態様において、底面部は、軸方向一方側の面に開口に臨む環状の溝部を有してもよく、蓋体は、溝部内で開口を覆うように配置されてもよい。また、蓋体は、溝部内の隔壁の位置で筐体にボルトで固定されてもよい。
また、上記の一態様において、筐体は、軸方向一方側の端部の外周に、底面部と対向配置される装置を取り付けるためのねじ受け部を有していてもよい。

【発明の効果】

【0009】

一態様によれば、水路の軸方向端部に筐体の分割面を形成することなく、固定子の冷却を行う水路を筐体に内蔵できる回転電機の筐体構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態における回転電機の筐体の一例を示す斜視図である。

【図2】本実施形態における回転電機ユニットの軸方向断面図である。

【図3】比較例における回転電機ユニットの軸方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

【0012】

以下の説明では、回転軸Ａｘの延長方向と平行な方向を軸方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする周方向を単に周方向と称し、回転軸Ａｘを中心とする径方向を単に径方向と称する。また、以下の説明において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また「平行」とは、厳密に平行な場合に加えて、互いに成す角が４５°未満の範囲で傾いた場合も含む。

【0013】

図１は、本実施形態における回転電機の筐体の一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態における回転電機ユニットの軸方向断面図である。図２に示すように、本実施形態の回転電機ユニットは、回転電機１と、筐体２とを備える。

【0014】

回転電機１は、例えば電動車両用のインナーロータ型モータであり、回転子３、シャフト４および固定子５を有している。

【0015】

回転子３には、回転軸Ａｘに沿ってシャフト４が嵌入され、回転子３はシャフト４を中心として回転可能に軸支される。回転子３は、例えば、磁石埋込型回転子、表面磁石型回転子、かご型回転子、巻線型回転子などのいずれの構成であってもよい。また、回転子３の外周には、僅かなエアギャップを隔てて固定子５が回転子３と同心状に配置されている。固定子５には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル６が周方向に位相をずらしてそれぞれ巻回されている。

【0016】

回転電機１においては、各相のコイル６の電流制御により固定子５の磁界を順番に切り替えることで、固定子５に回転磁界が形成される。すると、回転子３の磁界との吸引力または反発力により、回転子３およびシャフト４が回転軸Ａｘを中心として回転する。

【0017】

筐体２は、有底円筒状の鋳造品である。筐体２は、円筒状の本体部２ａを有し、本体部２ａの軸方向の一方側が底面部２ｂで閉塞され、本体部２ａの軸方向の他方側が開口されている。筐体２の本体部２ａおよび底面部２ｂは一体に形成されている。

【0018】

筐体２の底面部２ｂには、シャフト４を挿通するための開口１０が中央に形成されている。図１に示すように、底面部２ｂの一方側の面（筐体２の外側面）には、本体部２ａと対応する位置に円周状の溝部１１が形成されている。

【0019】

図２に示すように、筐体２の内部空間には、他方側の開口から回転電機１が収容される。回転電機１の固定子５は、例えば焼嵌めによって筐体２の内周に固定される。回転電機１を筐体２内に収容したときに、シャフト４は底面部２ｂの開口１０から筐体２の外側に突出し、不図示の軸受を介して筐体２に軸支される。例えば、シャフト４の一方側は、不図示の減速機に接続される。筐体２の他方側は、不図示のブラケットが取り付けられることで閉塞される。なお、減速機は、底面部２ｂと対向配置される装置の一例である。

【0020】

また、図１に示すように、筐体２の一方側の外周部には、不図示の減速機との連結のための複数のねじ受け部１２が筐体と一体に形成されている。ねじ受け部１２は、それぞれ筐体２の一方側端部に形成され、筐体２の本体部２ａよりも外周側に突出している。各々のねじ受け部１２には、軸方向にねじ穴１２ａが開口されている。また、ねじ受け部１２は、筐体２の外周に所定間隔を空けて形成されている。例えば、ねじ受け部１２の周方向の位置は、後述する帯状水路１４を仕切る隔壁の位置（蓋体１５を取り付けるボルト１６の位置）と対応するように配置される。

【0021】

さらに、図１に示すように、筐体２の本体部２ａの外側には、軸方向と交差方向に相手方の部品（不図示）を取り付けるためのマウント部１３が本体部２ａと一体に形成されていてもよい。マウント部１３は、例えば、突起状の部位であり、相手方の部品の取り付けボルトを受けるボルト穴（不図示）が軸方向と交差方向に設けられる。

【0022】

また、筐体２の本体部２ａの内部には、周方向に沿って冷却水を流す帯状水路１４が環状をなすように配置されている。帯状水路１４は軸方向に延びる隔壁によって周方向に４つに分割され、それぞれの帯状水路１４は軸方向からみて円弧状をなし、軸方向に延びている。

【0023】

各々の帯状水路１４は、周方向において隣り合う帯状水路１４と部分的に接続されており、筐体２内の複数の帯状水路１４にわたって周方向に冷却水が流れるようになっている。冷却水は、例えば本体部２ａの側面に設けられた不図示の流入口及び流出口を介して、不図示のポンプによって循環される。これにより、帯状水路１４を流れる冷却水により筐体２内の固定子５が外側から冷却される。

【0024】

また、各々の帯状水路１４は、軸方向の一方側端部が開口し、筐体２の外側に連通するように構成されている。各々の帯状水路１４の開口は、底面部２ｂの一方側の面に形成された環状の溝部１１に臨んでいる。そして、帯状水路１４の開口は、溝部１１内に配置される円弧状の蓋体１５で覆われる。溝部１１の内側に蓋体１５をはめ込むように配置することで、筐体２への蓋体１５の取り付けを容易にすることができる。

【0025】

また、蓋体１５は、周方向の両端がそれぞれ帯状水路１４の隔壁の位置でボルト１６により筐体２に固定される。また、蓋体１５と筐体２との間は、不図示の液状ガスケット等によってそれぞれ水密に封止される。

【0026】

ここで、図３の比較例と対比しつつ、本実施形態に係る回転電機の筐体の作用について説明する。

【0027】

図３の比較例は、筐体２０が筒状の本体部２１と円盤状のブラケット２２に分割され、筐体２０の本体部２１内に形成された帯状水路１４の一方側をブラケット２２で封止する構成である。比較例では、本体部２１とブラケット２２は、本体部２１および帯状水路１４よりも外周側の位置でボルト２３により締結される。なお、比較例において本実施形態と同様の構成には同一の符号を付して重複説明をいずれも省略する。

【0028】

比較例の構成では、帯状水路１４の軸方向端部に本体部２１とブラケット２２の分割面Ｓが存在する。そのため、比較例では、本体部２１とブラケット２２の分割面Ｓにおいてねじりや曲げなどの変形に対する筐体２０の剛性が低下する。これに対し、本実施形態の構成では、筐体２の本体部２ａと底面部２ｂが一体化されているので、ねじりや曲げなどの変形に対して比較例よりも高い剛性を確保できる。

【0029】

また、比較例の構成では、筐体２０の一方側に減速機を取り付ける場合、ブラケット２２を隔てて本体部２１に設けたねじ受け部に減速機をボルトで固定する。つまり、比較例では、ブラケット２２の厚さの分だけねじ受け部が他方側に位置するので、減速機の取り付けに必要なタップ深さを十分に確保できない可能性がある。これに対し、本実施形態の構成では、筐体２の本体部２ａと底面部２ｂが一体化されており、筐体２の一方側の端部にねじ受け部１２を配置できるので、筐体２のねじ受け部１２のタップ深さを十分に確保できる。

【0030】

また、比較例の構成では、帯状水路１４の封止を本体部２１とブラケット２２の締結で行うため、筐体２０の構造やシール箇所が大型化してしまう。これに対し、本実施形態の構成では、帯状水路１４の封止を帯状水路１４の形状に対応する蓋体１５で行うため、筐体２の構造やシール箇所を比較例よりもコンパクトにすることができ、コストを抑制することも容易となる。また、本実施形態の構成では、蓋体２をボルト締めする位置が帯状水路１４のほぼ円周上の位置となるので、比較例のように本体部の外周側でボルト締めする箇所を減らすことができる点でも、筐体の構造を比較例よりもコンパクトにできる。

【0031】

また、本実施形態の構成では、筐体の一方側の端部側に筐体の分割面がないので、筐体２の一方側の端部近傍に相手方の部品を取り付けるためのマウント部１３を配置できる。そのため、本実施形態の構成では、部品のレイアウトの自由度をより向上させることができる。

【0032】

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。

【0033】

例えば、上記実施形態では回転電機がモータである場合について説明したが、回転電機は発電機であってもよい。また、上記実施形態の筐体構造は、電動車両用に限定されることなく、他の用途の回転電機にも適用することができる。

【0034】

加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0035】

１…回転電機、２…筐体、２ａ…本体部、２ｂ…底面部、３…回転子、４…シャフト、５…固定子、６…コイル、１０…開口、１１…溝部、１２…ねじ受け部、１３…マウント部、１４…帯状水路、１５…蓋体、１６…ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の本体部と、前記本体部の軸方向一方側を閉塞する底面部とが一体に形成された有底筒状の筐体を備え、
前記本体部の内部には、周方向に冷却水を流し、軸方向に延びる隔壁で周方向に分割された複数の帯状水路が環状をなすように配置され、
各々の前記帯状水路は、軸方向一方側の端部が開口されて前記筐体の外側と連通し、
前記帯状水路の開口は、前記底面部の外側から円弧状の蓋体で覆われて封止され、
前記底面部は、軸方向一方側の面に前記開口に臨む環状の溝部を有し、
前記蓋体は、前記溝部内で前記開口を覆うように配置される
回転電機の筐体構造。

【請求項2】

前記蓋体は、前記溝部内の隔壁の位置で前記筐体にボルトで固定される
請求項１に記載の回転電機の筐体構造。

【請求項3】

前記筐体は、軸方向一方側の端部の外周に、前記底面部と対向配置される装置を取り付けるためのねじ受け部を有する
請求項１または請求項２に記載の回転電機の筐体構造。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

一態様に係る回転電機の筐体構造は、筒状の本体部と、本体部の軸方向一方側を閉塞する底面部とが一体に形成された有底筒状の筐体を備える。本体部の内部には、周方向に冷却水を流し、軸方向に延びる隔壁で周方向に分割された複数の帯状水路が環状をなすように配置される。各々の帯状水路は、軸方向一方側の端部が開口されて筐体の外側と連通する。帯状水路の開口は、底面部の外側から円弧状の蓋体で覆われて封止される。底面部は、軸方向一方側の面に開口に臨む環状の溝部を有し、蓋体は、溝部内で開口を覆うように配置される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

上記の一態様において、蓋体は、溝部内の隔壁の位置で筐体にボルトで固定されてもよい。
また、上記の一態様において、筐体は、軸方向一方側の端部の外周に、底面部と対向配置される装置を取り付けるためのねじ受け部を有していてもよい。